谢剑 安琪 金建邦

(1.天津大学建筑工程学院 300350;2.滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 300350)

当今世界正处于向清洁能源过渡的时代, 天 然气作为清洁能源的代表, 产业迅速发展, 其中液化天然气(LNG)是重要的组成部分[1]。LNG 储罐为一种储存设施, 是确保LNG 安全存储的关键手段。罐内液态LNG 的温度非常低( -162℃),与外围环境温差非常大, 储罐内部泄漏时, 低温的LNG 会使混凝土和其他材料的热学和力学性能发生极大变化, 从而给结构带来不利影响。泄漏工况引起罐壁温度分布和变形复杂, 因此对LNG储罐泄漏工况的模拟试验进行研究与分析显得极为重要。

在泄漏工况下有限元分析方面, Navakurnar等[2]利用非线性有限元分析技术对储罐外壁建立了参数化模型, 研究了不同泄漏工况、材料低温本构、钢筋退化、拉伸硬化现象对LNG 混凝土外罐温度场和变形的影响。万成亮等[3]利用ANSYS 中FLUENT 软件对储罐建立模型, 采用多孔介质模型发现泄漏孔径尺寸对外罐壁温度场产生的影响存在差异。张洲[4]建立了储罐的精细化三维实体模型, 进行了罐体在不同泄漏情况下的温度作用效应分析。吕娜娜等[5]采用二维轴对称模型进行分析结果表明, 选取混凝土低温本构的计算更加准确。而在试验研究方面, Nguyen 等[6]对混凝土圆板模拟了泄漏工况试验, 通过改变液氮喷洒的直径得到混凝土传热规律和液氮蒸发速率的经验公式。黄中伟等[7]对低温混凝土试块进行温度场试验, 获得其内部温度数据及其热学特性, 并结合PTCM 与IHCP 模型计算混凝土表面的热通量分布。……